智能化车库的车牌-车位一体化设计

智能化车库的车牌-车位一体化设计摘要：随着我国汽车工业的发展和家用轿车进入千家万户，特别是大城市，使得城市交通拥堵情况日益复杂，存取车辆所用的时间越来越多，为了解决停车问题，逐渐出现了立体车库。本设计分析了当今社会的发展现状和趋势，结合立体车库的特点，城市空间的合理利用等。了解了智能化车库的工作原理和控制方法，利用单片机系统来实现了车辆智能化的存取工作，主要完成了元件的选型和硬件的设计，完成了硬件电路图的绘制和控制模型的制作，加快了车辆进出车库，节省了大量的时间，使得车辆进出车库更加智能化。关键词：立体车库，单片机，智能化Theintegrationdesignofplates-parkingaboutintelligentgarageAbstract：WiththedevelopmentofChinasautomobileindustryandhouseholdcarsenteringfamilies,especiallyinbigcities,theurbantrafficcongestionhasbecomeincreasinglycomplex,moreandmoretimeisspentindepositandwithdrawofvehicles.Inordertosolvetheparkingproblem,stereogaragegraduallyappeared.Thedesignhasanalyzedthedevelopmentstatusandtrendofourssociety,combiningwiththecharacteristicsofthree-dimensionalgarage,therationaluseofurbanspace,etc.Ithasunderstoodtheworkingprincipleandcontrolmethodofintelligentgarage,usedsingle-chipmicrocomputersystemtoimplementtheintelligentvehicleaccesswork,mainlycompletedtheselectionofcomponentsandhardwaredesignandcompletedthesketchofhardwarecircuitandfabricationofcontrolmodel.Itspeedsupthevehicleinandoutofthegarage,savesalotoftimeandmakesmoreintelligentvehicleinandoutofthegarage.Keywords:Stereogarage,SCM,Intelligent目录1前言.11.1课题研究意义.11.2立体车库发展趋势.21.3课题研究内容及手段.32智能化立体车库组成.52.1立体车库的基本结构.52.1.1立体车库工作原理及过程.62.1.2立体车库设计要求.82.2车牌识别技术.92.2.1车牌自动识别系统原理.92.2.2车牌号码、颜色识别.103立体车库控制系统硬件设计.123.1控制系统整体设计.123.2硬件电路设计.133.2.1芯片的选择.133.2.2电源模块设计.133.2.3电机控制模块设计.153.3单片机介绍.184立体车库控制系统软件设计.234.1控制系统主程序功能及流程图设计.234.2存车信号处理子程序.264.3取车信号处理子程序.274.4按键和接口的选择.28结论.30参考文献.31符号说明.32致谢.33附录1.34附录2.4101前言1.1课题研究意义随着汽车的快速发展很多家庭都拥有了自己的私家轿车，特别是大城市现代化水平的提高，汽车的数量越来越多，交通拥堵和停车困难成为了大多数城市的一大难题。在理想的情况下，各地区停车位和车辆数目的比例应该是1.2：1，从现实情况来看就必须有一些公共停车场。但是现在中国的车辆数量和车库数量出现了严重的不匹配，停车位严重不足，所以经常性的出现非法停车、占道停车，造成交通混乱。经常出现停到车库的车往出开会用大量的时间，城市停车没有一个系统的管理模式，在目前土地资源紧缺的大都市，以前古老的停车场存车已经不够了，只有我们现在有效而合理的解决了城市的交通拥堵问题大都市才可能一直的向前发展而不会被受到制约。因此，在大城市体积小，所用的耕地面积小，空间利用率高，停放的车辆非常多，存取车辆有序方便的智能化立体车库应用而生。截至到2015年我国立体车库的数量已达2308855个，而全国汽车的数量不断的增加，已经有的车库已经远远不能满足实际的需要，又由于汽车增加必将造成交通拥堵和建设用地的增加等负面影响，所以，修建智能化的立体车库已经成为刻不容缓的事情，只有在有限的空间存放更多的车辆才有可能解决城市拥堵现象，就大中型城市尤其土地少而人口众多，每个人都把土地视金子来对待，尤其一线城市普通人买个房子都非常困难，要再买个车库那更是难上加难的事了。现在很多的国际化大都市，高层的建筑和三维的交通通道发展相当的快速，路途非常地拥堵，小轿车逐渐增多，车满为患，修建存放车辆多的智能化立体车库已经成为社会发展的必要条件。目前我国的综合实力正在快速发展壮大，随着全国老百姓生活水平的提高，各家各户都有了自己的轿车，所以智能化的立体车库在将来的发展中会受到很多青睐，主要原因是立体车库它可以成片使用，也可以在很狭窄的地方使用，还可以几个智能车库一起使用，这样可以有力的消除大城市存车困难的问题。古老的地下室车场占用整个地下很大的地方，还要专门修建车辆进出的通道，每一辆车所要占的面积非常之大，目前的智能化立体车库能够充分的利用空间，弥补了之前占用空间的弊端，并且节约了用地。作为城市人多土地少的情况，立体停车库能够充分的利用每一寸土地，再人力1资源方面，智能化车库的诞生不再需要更多的工作人员去管理车辆，它使得车辆存取更加的方便和快捷，更加的智能，车主可以通过自己很快的找到自己所要的车辆，这样会让城市变得更加的有序。立体车库的设计目的：能够解决城市用地紧张，缓解城市停车难，节省人力，是城市生活变得更加的便捷，人类出入更加的方便自如，可见立体车库的发展前景。1.2立体车库发展趋势1.2.1国内研究现状我国是从90年代开始了电梯式立体车库的发展，21世纪开始生产和使用立体停车库，在全国的各大城市都开始应用。智能化立体车库是一种先进的停车和取车设计，它要求做到存取车辆更加方便自如，建筑结构、供电系统、安全系统、通讯系统等都要非常完善和有序，停车设备机械结构的发展已经从之前古老的建筑式停车设备改革创新，需要多领域的高科技人才大力参与，把境外先进的停车管理技术应用到我国停车设备工业上，创造出安全可靠、经济、运行速度快、运行稳定、智能化程度高、节省土地的停车设备以满足现代市场的需求。除此之外，中国的智能化停车企业在发展的途中还是有很多必须要解决的问题，比如目前还没有一个成型的技术指标，相当多的产品是模仿或从国外引进技术进行制造，技术水平相比国外落后；缺乏创造同一类产品的大型企业，生产能力欠缺；市场竞争力度不大，有些企业为独占市场，采取恶劣的竞争；没有专业科研设计单位的参与，没有技术创新能力；政策相当不成熟，对停车产业的发展和管理相对落后很多等。为了解决这些问题，我们需要在上级政策、国内市场、技术管理以及技术创新方面加大努力。政策方面鼓励参照技术成熟国家的政策法规并研究出自己有效的政策，合理规划出停车位的理想数量，实现投资主体多极化，制定合理的停车标准以及明确车库的管理性质，并用一些资助积极鼓励投资者，使其实现远大梦想。市场方面应充分地建立车库市场运行体制，加大违章车辆停放标准，逐步消除乱停乱放，车库没人愿意进去的现象。鼓励正当的市场规则运营车库，加大贯彻政府管理监督机制，使停车产业良性发展。目前我国的立体车库已经发展到生产大国的水平，立体车库现在主要出口到美2国、欧洲、日本等国家和地区。因为中国的立体车库价格在一定程度上便宜很多，此产品能够打入国外的市场那就是必然的选择。在将来的岁月中我国将加大外销的数量，尤其是在中国重点扶持的非洲地区，在2015年内，我国的智能化立体出库将空前的超过26.1亿元，所有智能化立体车库的外销市场呈现逐渐增长的态势。1.2.2国外研究现状早在60多年前，智能化立体停车库就在国外有了一定的发展，先后有了家庭使用的双层停车设备；利用空余的地方修建的三层存车设备；此设备有效地用在了大城市中心繁华地带的存车场和村车库中；它能够应用人比较多的广场、大型酒店、大型的购物中心地下的有利空间修建地下的停车场，自二十世纪八十年代起，全球的经济开始了腾飞，小轿车的使用数量也逐年的增加，慢慢的变为人口众多，土地稀缺。家用小轿车多的地区和城市以及发达国家利用一定的技术积极开展了多功能智能化立体停车库的探索和研究以及到后来的制造使用12。以几个发达国家为代表的多功能化的停车设备的研究一直处于世界领先水平，比如：日本、德国、美国、法国等。中国的发达城市也从国外引进技术进行了立体车库的开发，得到了迅速发展，有效地解决了停车难的问题，并开始教其他国家的技术人员机密技术和出口制造好的成品，比如：香港、澳门、台湾等。1.3课题研究内容及手段1.3.1研究或需解决的问题本设计需要实现现代车库的智能化存取，它主要是要用智能化的软件和程序来控制车辆进出库，用高科技的手段来代替以前人工来操作的车库，已达到真正的智能化控制来节省更多的人力，从而节省时间来适应这个快速发展的时代。需要涉及到单片机串口自由通讯和单片机程序设计的问题。本设计主要需要解决的是：在机械式车库工作原理的基础上，增加车辆信息抓捕装置，并使车牌信息与外界建立连接，实现对外界进出库车辆的实时监控，将达到对其智能化存取的目的。31.3.2课题研究手段（1）查看与立体车库工作原理和工作程序相关的书籍和设计，了解相关车库设计思路及其设计理念方法和经验；（2）本课题涉及到单片机串口自由口通讯的问题，需针对所采用的条码扫描器和51系列单片机进行相关学习；（3）编写程序，以实现条码扫描器和单片机的通讯连接，用条码代替车辆特征信息建立特征信息识别系统，并检验系统的稳定性；（4）将调试结果和设计要求相对比，再去进行改进、优化设计42智能化立体车库组成2.1立体车库的基本结构根据立体车库的构造和所应用的场合的不同，立体停车库大体可分为：升降横移式、垂直升降式、巷道堆垛式和地下停车场等3。它们的种类繁多，设计各式各样，车库体积变化比较大，可满足不同人的要求。但它们都具有共同的特点：建筑占地小，停车层数多，地上和地下空间利用率高的优点。停同等数量车的情况下，在车辆众多、人流量大的繁华城市中心建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近50%70%的投资。智能的提车系统为车主提供了更大的方便，车主只要将车停在车库口上就可以不用管了，接下来的工作就由机器设备来完成。这样大大减少了人们的休息和娱乐时间，也有效的提高了工作效率。智能化立体车库的结构组成：智能化立体车库的组成主要有以下四部份：机械框架部分、电机驱动机械部分、控制管理车位信息部分、安全防护车库措施。（1）机械框架部分：由停车机械架、起升车用机械结构和上下左右平移结构组成，它是智能化立体车库的主要支撑架。（2）电机驱动机械部分：由多个电动机组成，由它来控制平移机构和升降机构的运行，完成载车板的上下和左右移动，以完成车辆的存取车过程。（3）控制管理车位信息部分：智能化立体车库控制管理系统是由控制车辆的车库所要求的智能化程度来确定和设计的。（4）安全防护车库措施：由控制载车板上下运行的链条设计安全和车辆进出车库通道的安全，防止坠落和防止碰撞等。5图2.1立体车库内部结构2.1.1立体车库工作原理及过程一、立体车库工作原理智能化立体车库因为它存车和取车特别的方便和灵活，所以一开始就受到各种用户的青睐，这种智能化车库每个车位都有一个载车板，这些载车板可以在机器的带动下通过升降和横移可以将车运送到地面，车主进入车库存取车辆，完成存取工作9。然而停在车库第一层的车只做横移而不需要升降，上层的车需要载车板上升将车提起然后再下降到地面，车主将车取走，每个车位均由一台电动机驱动，通过链条控制载车板的上下运动，横向运动也是由一台电动机驱动。这种智能化立体车库的主要优点是同一层的车位移动独立，可以自由操作，所以减少了车主的存取车时间。智能化立体车库分为四层，每层有三个车库，当要取出四层三号位的车时，用户可以直接按四层三号位按钮，左右旋转电动机将向右转一圈，上下控制电动机将旋转四圈将载车板送到此车位，利用载车板上的叉子将这个车库的车拖起，然后再以相反地方向返回到地面，车主将车开走。车辆入库的方法：按下控制面板上的按键，升降台载着载车板以一定的速度到6达与地面平齐时停止，这时车辆通过进口处进入，车辆停好后司机从侧面走出，操作控制系统，升降台载着载车板上升。当升降台到达指定车库位置是升降台停止运动，这是载车板上的电机通过传动系统将车移入车库中。车库出库的方法：通过按控制面板上的出库按钮，横移机构通过带动对应的载车板横向将车从车库中移出，到达下降的指定位置时升降电机开始工作，它将载着车辆往下移动，当载车板到达地面时，下降停止，这时司机从侧面进入车内将车开走，这时车辆出库完成。整个智能化车库采用转换开关来控制设备的手动运行、自动运行和及时停止等动作，当把开关搬到手动按钮时，手动开关指示灯亮，这时可通过手动操作按钮来控制车辆的进出库操作。当把开关置于自动按钮时，自动开关指示灯亮，这时按下操作按钮就能通过程序自动控制车辆进出车库，无需再去人工操作。当把开关置于停止按钮时，这时说明存取车遇到了紧急情况，这时车库会立即停止运行，直到工作人员把故障排除之后车库方可正常使用，这时按下复位按钮，车库就开始运行。二、立体车库工作过程首先，接通电源，按下电源开关，这时电源指示灯亮，整个系统开始正常启动运行。其次确定车主需要存取车的车库号码，当确定车库号之后按下车库所对应的按键，这时步进电机驱动器带动电机开始运动，步进电机可以控制车库载车板进行上下和左右操作，从而达到客户所需要的目的。当然，在操作之前必须要先编写好单片机所需要的程序，程序通过软件写好后由数据线连接端口传输给单片机，然后正常启动程序就可以正常运行了。在编写好的程序正常倒入使用之前必须要经过电脑反复的模拟演示，确保准确无误之后才可以安装使用，以免程序错误直接使用造成严重的后果，在程序完全的调试成功之后再去实际中操作。控制面板如图2.2所示：7图2.2智能化立体车库控制面板模型2.1.2立体车库设计要求智能化立体车库在设计中必须要显示出智能化、人性化和便利化的特点。因此，系统要求如下4：（1）采用工控机控制，在工控机上显示当前车位状态和车主存放位置。（2）取车人在屏上输入车位号后，该系统在选定的路径下自动到达地面，当取车人进入车库取车时，所有升降和平移系统都处于停止状态4。（3）还需要有保护功能：断电保护，当车库在运行中突然断电时，系统要能够立即停止运行，通电后，系统要接着停电前的动作继续工作。车辆超出车库范围保护，当所要存放的车辆大于车库的空间时，系统会自动报警，不让此车进入车库。急停保护，当车辆遇到紧急情况时要自动暂停动作，等待工程人员解决故障，这时按动恢复按钮车库继续工作。82.2车牌识别技术车牌识别技术（licenseplaterecognition，LPR）是以计算机现代技术、图片识别处理技术为基础，搭建出车辆的特征模型，然后进行车辆车牌、颜色、类型的识别等9。它是以指定的目标用专用计算机识别系统，从一副图中提取出车牌信息，自己把字符分割开来，然后再对字符进行辨认，它能够应用最先进的图形处理、模型识别和智能技术，对采集来的信息进行处置，能够准确的辨认出车牌的数字、字母以及特殊符号，并能够给出结果，是的智能化操作成为一种现实。车牌识别技术原理：车辆进去和出来停车场时各拍摄一张照片，门卫拿着两张照片进行比对看是否为同一辆车，但这种既耗费人力又耗费物力，同时还不能避免同类车型进入，造成一种混乱现象。车辆识别技术是指能够检测到监控范围内的车辆的信息并进行拍照，然后进行技术处理，利用最先进的技术对拍摄来的视屏和图像进行分析，得到每一辆车唯一的车牌号码，从而完成任务。通过更高级的技术做到车辆定位、车辆防盗、违规管理等代替交警执行任务，实现交通规范有序的管理。2.2.1车牌自动识别系统原理车牌自动识别系统是一种利用动态视频和图像进行车牌号码、车牌颜色识别技术。硬件一般包括监测车辆进入视野设备、拍照设备、灯光设备、车牌采集设备、检测号码的处理器设备等，当车辆监测系统检测到有车辆进入时，立即采集车辆的视频图像9。车牌识别系统进行图像处理和定位，再将车牌中的数字和字符分割和识别出来，然后输出车牌号码。系统可以实现的功能有以下几种：一个卡只能停放进去一辆车，通过智能卡传送信息到单片机数据中心，通过单片机进行识别和指挥，做到对每辆车的自动智能化存取，无需人工去操作。实现及时的车辆管理，外来的车辆需要临时进入时可以办理临时停车卡，还可以对外来车辆设置时间段，也就是说只有这个时间段可以进入停放车辆。智能化系统的停取车流程：停车工作顺序：9（1）当需要停放的车辆到达所识别的区域010米；（2）智能化控制器识别出车辆信息，比如车牌号、停车时间及时传到单片机；（3）单片机控制车库准备停车；（4）司机将车开入车库停车区域，停车完成。取车工作顺序：（1）司机靠近识别区域010米；（2）控制器读出车主信息，立即传输到单片机；（3）单片机将车主的车调整到取车区域；（4）司机到达开车区域将车开走。为了系统的安全稳定运行，初步在技术不太成熟的情况下。对一些复杂的操作还是要由人工来代替机器操作，以便让车主快速的存取车辆，节省时间，提高效率。图像采集图片压缩信息包字符识别字符分割视频车辆检测车牌定位结果输出图2.3车牌识别流程示意图2.2.2车牌号码、颜色识别（1）拍照定位数字图像视频信号10在室外的自然条件下汽车行驶非常复杂，外界对拍摄的影响非常严重，要拍摄一张清晰的照片和图形太不容易了，做出合理的拍照计划尤为重要。首先应该对采集到的信息进行初步大范围的筛选，找到符合拍照的各个角度作为候选区，进一步对候选区进行分析和评定，最终选定一个最佳的拍摄区域进行拍照9。（2）车牌字符识别字符识别目前主要有模版匹配算法和人工网络算法。模版匹配算法是先将字符转换为二进制并将其尺寸缩放成相同大小，然后与模版进行匹配，选出最终的结果。人工网络算法是直接把图像输入网络，用网络自动实现特征提取直到识别出结果。实际应用中，识别率还与拍照质量密切相关，然而这种质量又会受到各种外界因素的影响，如车牌污损、油漆掉落等等；还会受到环境的影响，如光线强弱、车速的快慢等。这些影响将降低了车牌的识别率，大大加剧了车牌识别的困难。图2.4扫描枪本设计利用扫描枪来代替识别系统，用条形码来代替车牌信息，将扫描枪扫出的信息直接传输给单片机控制器，由单片机控制器来处理信息，并完成相应的操作。113立体车库控制系统硬件设计3.1控制系统整体设计整个停车管理系统示意图如图3.1所示，信息显示牌为LED显示屏，显示的是当前的车位状况。当车辆要进入时司机刷卡，刷入的信息由控制器读入，这是控制自动们打开，语音播报“欢迎光临”这是系统检测到车辆进入随时更新车位信息，从而抓拍车辆信息，这是自动们关闭再次刷新车位信息。图3.1停车管理系统整个停车管理系统由以下几部分组成：（1）停车场数据中心，它主要负责停车控制、停车诱导、安全系统、车牌识别、出车控制等。（2）进口设备，它主要负责对进入停车场的车辆进行身份识别和道闸的自动起落，并且能够详细的记录车进去的时间。（3）出口设备，它主要负责使出停车场的车辆进行识别和道闸的自动起落，并能够计算车辆在停车场的停车时123.2硬件电路设计3.2.1芯片的选择在本系统中选用CMOS8位单片机AT89C52作为硬件控制核心，它片内含有8K字节的Flash程序存储器，256字节的片内RAM，可以同时满足车辆检测和数据传输，保证系统稳定2。总体结构如图3.2所示：图3.2车辆检测系统硬件设计AT89C52单片机作为一个控制芯片，它主要有复位电路、晶振电路、输出显示器、计数电路、信号整形电路、耦合震荡电路、地感线圈2。可以同时控制车辆进出车库的检测，信号的传输，车辆的感应系统等操作，可以保证车辆准确无误的存取，单片机使用先前输进去的程序进行控制其他各个部件的操作和运行。3.2.2电源模块设计在这个系统中电源的主要作用是源源不断的提供给整个系统一个稳定的、持续13的电压，稳压器是一种国家标准化的器件，在线性的集成电路中，稳压器有三个引出端子，它这样设计是考虑外接元器件，性能的稳定性，使用的方便性，价格的可靠性等。稳压器可以使电源稳定的输出电压和最大电流，这样可以有效的控制电路板的稳压，为了防止电压过高而烧毁电路，从而造成整个电路瘫痪。在这个设计中采用的是LM7805稳压器，用LM7805三端稳压器有很多的优点，比如这个电源所需的外围元器件极少，保护电路能够保护内部过流、过热及调整，使用起来特别的方便而且安全可靠，价格还特别的便宜。当设备接到220V的电压时变压器可将220V的交流电转换成低电压的交流电，低电压再通过整流电路的整流和C1的滤波，在稳压器的两端形成一个稳定的电压值，这个电压值再次经过稳压和滤波从而产生稳定性能好，精度非常高的电压输出。其电路图如图3.3所示：图3.3电源模块图一、电源适配器的选择本系统采用XB/005型号的电源适配器，电源类型为AC/DC电源，晶体管连接方式为单端式，输入电压为220V，输出电压为9V，本产品属于欧洲标准的圆角内置过压、过流和短路保护，具有自然冷却的功效。电源模型图见图3.414图3.4电源适配器二、电源插座的选择电源插座采用DC-005插座5.5mm*2.1直流电源线插座，它主要是连接电源适配器给系统输入电压。电源插座见图3.5图3.5电源插座3.2.3电机控制模块设计要用横杆改变智能车库的运动方向，比如上升、下降等动作，就要求电动机必须能够实现正转和反转。对于目前所使用的三相异步电动机来说，可以通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。电动机正转和反转控制线路图如图3.5所示，可以通过按键控制接触器KM1，这个为正向接触器，控制电动机M正转；15可以控制接触器KM2，这个为反向接触器，控制电动机M反转17。图3.6电机控制模块图正转控制：合上刀开关Q按下正向起动按钮SB2正向接触器KM1通电KM1，主触点和自锁触点闭合电动机M正转。反转控制：合上刀开关Q按下反向起动按钮SB3正向接触器KM2通电KM2，主触点和自锁触点闭合电动机M反转。停机：按停止按钮SB1KM1（或KM2）断电M停一、系统总开关的设计与选择总开关主要控制整个系统的通电和断电，总开关旁边接一个指示灯，当按下总开关时指示灯亮，表明电源接通，系统正常通电，这时才可以进行以下的各部分操作。二、控制各层车库按键的设计本次设计主要模拟四层车库的结构进行设计，每一个按键代表一个车库，当按下一层的按键时只有控制左右移动的电机运动，由于一层不需要上下运动，当按下二层以上的按键时，上下和左右的电机同时运动，客户需要取走几层停放的车辆可以按几层的按键。16图3.7电源开关三、电机驱动系统的设计电机驱动系统由步进电动机和步进电动机驱动器组成，步进电动机必须通过步进电机驱动器与直流或交流电源相连接，它不能够单独连接电源使用，它可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度，从而达到调速的目的。图3.8步进电机驱动173.3单片机介绍单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称2。AT89C52系列单片机的组成：（1）微处理器（中央处理器）CPU（2）数据寄存器RAM（3）程序寄存器ROM（4）计时器/计数器（5）多个并行I/O口（6）地址总线AB（7）数据总线DB（8）控制总线CB（9）输入/输出设备系统结构图如图3.9图3.9单片机结构单片机总线结构，控制总线就是一组控制线，包括单片机发出的以及从其它部件送给单片机的各种控制和联络信号，每条控制线的传送方向都是单向的，总线结构大大减少了单片机系统中连接线的数目，减少的系统的复杂程度，提高了系统的稳定性和可靠性，使系统变得更加的灵活，另外总线结构也使得系统扩展更为方便18和易于实现19。地址总线、数据总线、控制总线把存储器和微处理器连接起来，存储器从CPU中接收到信号再确定存储器执行读写操作。单片机总线的应用：扩展数据存储器、扩展程序存取器单片机实物如下图3.10所示：图3.10单片机单片机执行程序流程图如图3.11图3.11单片机执行程序流程图系统将识别来的信号通过PC传递给程序存储器，再通过取指令操作传送给指令寄存器，再给指令译码器进行分析指令，分析完指令之后把指令转换成所需要的电19平信号，再进入执行指令，这时CPU产生执行指令所需的各种控制信号，最后再传输给PC，这时整个程序执行完毕。单片机串行口的设计单片机串行口是单片机与外界进行信息交换的工具，它由九针串口和串口模块组成。它可以直接接数据线与电脑连接，将在电脑上写好的程序写入单片机中，当需要改变程序设计时可以通过串行口与电脑相连接进行程序的修改和验证19。单片机串行口实物如图3.12图3.12单片机串行口串行口在输入程序时必须接一个晶振模块，因为没有晶振就没有时钟周期，然而没有时钟周期就无法执行程序代码，单片机就无法工作，单片机在工作的时候是一条一条的从ROM中取指令，然后再依次执行这些指令，一个周期单片机访问一次存储器。晶振在单片机系统中的作用非常大，它能产生单片机所必须的时钟频率19。单片机与PC微机通信接口硬件连接：PC端口是九针串口单片机板上是九针插头1脚DCD1脚2脚发出数据RXD3脚T1OUT3脚接收数据TXD2脚R1IN4脚DRT4脚5脚GND5脚地GND206脚DSR7脚RTS8脚CTS9脚RI单片机与微机通信的接口电路连接图如下图3.13图3.13MAX232接口芯片连接图由于AT89C52单片机输入、输出电平为TTL电平，而与微机配置的RS-232C标准串行接口二的电气规范不一致，因此，要完成微机与单片机的数据通信，必须进行电平转换。现在采用MAX232单芯片实现AT89C52单片机与微机的RS-232标准接口通信电路可以很好的解决这个问题。21图3.14复位电路单片机复位电路是使得单片机能够工作的最基本电路，最小系统必须要接有复位电路和时钟电路。如果没有复位电路单片机就没有办法正常工作。利用电路中电容器的充电实现复位的叫做上电复位。这种复位方式适用于长时间不断电工作的单片机设计，如果中途想要单片机复位只能断电再通电实现。224立体车库控制系统软件设计4.1控制系统主程序功能及流程图设计主程序完成以下基本功能：（1）初始化程序的设计；（2）存取的车辆状态的写入以及车牌号码的识别、写入和显示；（3）存取车辆时其他所用程序的调用；（4）给主要控制系统的单片机信号的传输工作。主程序流程图如图4.1所示：开始初始化键盘扫描子程序存车键调存车子程序给存取车控制系统发信号执行程序取车键调取车子程序图4.1主程序流程图23#include此程序表示调用头文件，单片机内部的寄存器定义。sbitA1=P10;sbitB1=P11;sbitC1=P12;sbitD1=P13;此程序用来定义步进电机连接端口#defineCoil_A1A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;/A相通电，其他相断电#defineCoil_B1A1=0;B1=1;C1=0;D1=0;/B相通电，其他相断电#defineCoil_C1A1=0;B1=0;C1=1;D1=0;/C相通电，其他相断电#defineCoil_D1A1=0;B1=0;C1=0;D1=1;/D相通电，其他相断电#defineCoil_OFF1A1=0;B1=0;C1=0;D1=0;/全部断电此程序用来控制各相的通断电情况，#defineCoil_A1A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;表示A相通电，其他相断电。#defineCoil_B1A1=0;B1=1;C1=0;D1=0;表示B相通电，其他相断电。#defineCoil_C1A1=0;B1=0;C1=1;D1=0;表示C相通电，其他相断电。#defineCoil_D1A1=0;B1=0;C1=0;D1=1;表示D相通电，其他相断电。#defineCoil_OFF1A1=0;B1=0;C1=0;D1=0;表示全部断电。步进电机硬件电路连接图如下图4.2所示：24图4.2步进电机连接步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。254.2存车信号处理子程序这个程序的主要功能是进行最优车位的选择，这时将车牌号输入所要存车车库的号码位置，并且对所要执行此项操作的单片机程序进行处理，再将信号输到串口缓冲区。存车子程序流程图如图4.3所示：开始调键盘扫描子程序调最优子程序确定此车位在车号库的位置将显示缓冲区内车号存入相应的位置将传给单片机的信号进行处理将信号传输到输出缓冲区返回图4.3存车子程序流程264.3取车信号处理子程序这个程序是在取车功能键按下之后所调用的子程序，它的主要功能是完成车号与车位信息的对应读取，并对已经确认要取车的车辆进行车位信息和车牌信息的对应操作，并将以确定的车位信息进行处理，存入输出区。取车信号处理子程序如图4.4所示：开始调键盘扫描子程序显示应取车辆的车位号调车号查找子程序确定该车位在车号库的位置位置信息送缓冲将传输信号进行预处理将信号传输到输出缓冲区返回图4.4取车信号处理子程序流程274.4按键和接口的选择本设计采用按键为四个，所选的接口方案为独立式接法了，即每一个I/O口上只接一个按键，按键的另一端接电源，占用了四条I/O口，它是利用单片机I/O口读取口的电平高低来判断是否有键按下，例如：我们将断开键的一端接地，另一端接一个I/O口，当无键按下时处于高电平，当有键按下时处于低电平，按键释放后又回到高电平。连接图如图4.5所示：图4.5单片机键盘接28sbitKEY1=P00;/定义按键输入端口sbitKEY2=P01;sbitKEY3=P02;sbitKEY4=P03;此程序用来定义按键输入端口，KEY和发光体复用，请将跳线插到KEY端。按键与电源的连接如图4.6所示图4.6按键连接29结论本课题采用的是AT89C52型单片机。本设计的重点和难点在于系统硬件和硬件的连接以及编写程序与硬件的嵌入连接完成想要的目的和任务，所编写程序和硬件的选择可以同时进行。通过搜集资料和走访调查，对智能化立体车库目前的发展方向和发展特点进行了总结，基于对市场的要求对比国内外的发展现状，深入的了解了智能化立体车库的市场和将来的发展趋势。针对智能化立体车库的使用要求，确定了所使用的系统硬件和软件的选型，选用了AT89C52单片机，正反转电机，做出了小型的智能控制电路板，并画出了详细的电路图予以说明，为接下来的研究和发展奠定了很好的基础，使得这个热门行业的前景更加的光明。30参考文献1贺玲芳.立体车库车位告知系统J，西安公路交通大学学报，2001年4期.2潘永雄.新编单片机原理与应用M，西安：西安电子科技大学出版社，2007，27-51.3刘丽娜.浅谈立体车库的特点及其应用J，智能建筑与城市信息，2007年12期.4董洁，王子樑.基于网络的智能立体车库管理系统中央控制程序的开发J，起重运输机械，2008年02期.5潘新明.微型计算机控制技术M,北京：电子工业出版社，2005，137-144.6PEIYulong，YANGZhonLiang.BenefitanalysisofcurbparkingandstudyonitsoptimiationmodeJ,JournalofHarbinInstituteofTechnology,2003.10.7MassakiWada,KangSupYoon.DevelopmentofAdvancedParkingAssistancesystemJ.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2003.05.8杨永平.智能化立体车库研究与设计J，工业建筑，2006年1期.9钟卫伦.智能立体车库管理系统的设计方案J，电梯工业，2007年1期.10唐义清，谭善文.基于单片机控制的机械式立体车库J，机械工程与自动化，2006.11张启君.立体车库的主要型式及技术特点J,机电产品开发与创新，1999.12王天奇.立体车库及其市场前景.机电一体化J，1996年4期.13喻乐康.机械停车库的前景探讨J，建设机械技术与管理，1999年2期.14王芳卿.立体停车库及其控制J，电器传动，1998.15谢坚，谭青.电梯式立体车库控制系统的可靠性研究J，起重运输机械，2003.16杨青亮，赵建军，鲍义东.基于单片机的自动寻位立体车库系统的设计J，机械工程与自动化，2008年01期.17张一干，培养学生排除电力拖动控制电路故障能力的做法J，林区教学，201218张毅坤，梁莉，陈善久.单片微型计算机原理与应用M，2版.西安：西安电子科技大学出版社，2013.2.19谢维成，杨家国.单片机原理、接口及应用系统设计M,北京：电子工业出版社，2011.3120杜树春.基于Proteus的模拟电路分析与仿真M，北京：电子工业出版社，2013.8.32符号说明一、“/”表示单行注释、“”表示多行注释二、“；”表示分号，它指一个语句结束三、“，”表示逗号，它指某个语句内部间隔开，但是不结束语句四、“=”表示等于号，它指把语句后面的值赋给前面的变量中五、“+”表示加号，它指两个值相加或字符串前后连接六、“+”表示加加，它表示把变量加1七、“+=”表示加等于，它指把符号后面的值加到前面的变量八、“=”表示双等号，它用于逻辑判断九、“!=”表示叹号等号，用于逻辑判断十、“&”表示逻辑符“并且”十一、“|”表示逻辑符“或者”十二、“”表示大括号，它指函数体33致谢本次课题研究是在刘晓老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。时光总是往前走的，在经历了无数次的修改和查阅资料后毕业设计已接近尾声，我们也要带着我们的知识和技能离开这所培养了我们四年的大学校园。整整三个多月的毕业设计让我对单片机的设计逻辑和方法有了更深一步的认识和了解，对智能化立体车库的工作原理和设计结构也有了一个更加全新的认识和理解，通过这次的毕业设计使我深深地感受到了创新的艰难。然本次设计虽然已经接近尾声了，但是在毕业设计中培养起来的这种激情和热情我相信它会引领我们继续向前发展，在此，我由衷的向我的指导老师，刘晓老师表示感谢。刘老师在我设计课题期间给我了莫大的帮助和支持，为我的设计付出了大量的心血和汗水，是他的监督和引导才使我能够如期